Würden Jahreszeiten auf zwei Planeten beeinflusst, die dieselbe Umlaufbahn teilen?

Ich schreibe eine Science-Fantasy-Kurzgeschichte, in der zwei Planeten dieselbe Umlaufbahn haben (dh sie umkreisen sich nicht gegenseitig, dann umkreisen sie ihren Stern, sie umkreisen den Stern, aber einer der Planeten folgt direkt hinter dem anderen Planeten.

Wie würden in dieser Situation die Jahreszeiten sowie andere allgemeine Klimawettermuster beeinflusst?

Ich denke, die Antwort auf diese Frage könnte "überhaupt nicht" oder "es würde alles zerstören und das würde im wirklichen Leben niemals funktionieren" lauten.

Bearbeiten: Angesichts der offensichtlichen Tatsache, dass dies in der Realität nicht funktionieren würde und daher weggezaubert werden müsste, wie würden sich die Jahreszeiten auswirken, wenn es stabil wäre?

Eine solche Umlaufbahn wäre nicht stabil – die beiden Planeten würden die Umlaufbahnen des anderen stören und schnell in unterschiedliche Umlaufbahnen geschleudert werden.
Leider ist dies unmöglich, egal wie viel Magie angewendet wird. Ein Planet muss per definitionem seine eigene Umlaufbahn freimachen. Sie können Welten sein, aber keine Planeten.
Wie weit sind eure Planeten voneinander entfernt? Sind sie beide gleich weit vom Stern entfernt? In beiden Szenarien wird es ziemlich unmöglich sein. Obwohl es möglich wäre, wenn sich die Planeten gegenseitig umkreisen. Oder dass die Planeten eher wie Monde sind, die einen anderen Planeten umkreisen, wie die großen Monde, die den Saturn umkreisen (es gibt 82 davon)
@DanielB das ist nur wahr, bis die rechtschaffenen Kräfte der Pluto-Befreiungsfront die revisionistischen Laufhunde der IAU besiegen.

Antworten (2)

Es gibt nur wenige Möglichkeiten für Planeten, die dieselbe Umlaufbahn um den Stern teilen. In allen Fällen würden die Jahreszeiten viel stärker durch die Neigung ihrer Rotationsachse und die Exzentrizität dieser Umlaufbahn beeinflusst als durch die Tatsache, dass diese Umlaufbahn geteilt wird.

  1. Binärer Planet. Dies ist die realistischste und einfachste Möglichkeit. Zwei Planeten rotieren umeinander, und zusammen rotieren sie um ihren Stern. Die Planeten würden wahrscheinlich durch Gezeiten miteinander verbunden sein, aber die Jahreszeiten sollten nicht beeinträchtigt werden;

  2. Trojanischer Planet. Planeten besetzen ihre jeweiligen Lagrange-Punkte L3, L4 oder L5. Die Jahreszeiten sollten die gleichen sein wie für einen einzelnen Planeten, jedoch könnte die axiale Neigung für diese Planeten (und folglich die Jahreszeiten) sehr unterschiedlich sein. Leider sind Lagrange-Punkte nicht stabil, und über astronomische Zeiträume hinweg werden sie wahrscheinlich miteinander kollidieren;

  3. Hufeisenbahn . Zwei Planeten bewegen sich auf ziemlich komplizierte Weise um dieselbe Umlaufbahn. Dies könnte interessante Konsequenzen für die Jahreszeiten haben, da sich Planeten periodisch weiter und näher an ihren Stern bewegen würden – aber diese Schwankungen sollten gering sein. Die Hufeisenbahn scheint auch nicht stabil zu sein, es ist nicht bekannt, ob Planeten mit richtiger Größe eine Hufeisenbahn einnehmen können.

Doppelplaneten haben wahrscheinlich ziemlich unterschiedliche "Jahreszeiten", da sie sich wahrscheinlich in derselben Ebene umkreisen, in der sie ihren Mutterstern umkreisen. Es gibt effektiv keine axiale Neigung. Saisonale Änderungen werden von Unregelmäßigkeiten in der Umlaufbahn herrühren, und bei einer ausreichend kreisförmigen Umlaufbahn wird es keine geben.
L4 und L5 sind langzeitstabil, wenn die Masse der dortigen Objekte im Vergleich zum sekundären Objekt sehr gering ist und das sekundäre Objekt weniger als etwa 1/25 der Masse des primären Objekts beträgt. Sie könnten möglicherweise einen Stern, einen großen Gasriesen in der bewohnbaren Zone und zwei erdähnliche Welten haben, eine in Star-GG L4 und die zweite in Star-GG-L5.
@Alexander Meine Antwort fügt zwei weitere Arten von koorbitalen Anordnungen hinzu.
Normalerweise scheint die Gezeitensperre (wie bei einem Stern) große Probleme für das Leben zu verursachen - aber wie wären die Aussichten für Leben auf einem solchen binären Planetensystem. Obwohl sie durch die Gezeiten miteinander verbunden sind, könnten sie trotzdem problemlos Licht vom Wirtsstern empfangen, richtig? Es wäre aber natürlich ganz anders als unsere eigene Welt.
@WasatchWind Gezeitenverriegelung miteinander könnte ein Problem sein, wenn Planeten weit voneinander entfernt sind. Eine größere Entfernung würde zu längeren Tagen führen, was wiederum zu sehr heißen Tagen und sehr kalten Nächten führen kann. Wenn wir zum Beispiel den Mond durch eine andere Erde ersetzen, wäre unsere Umlaufzeit (und folglich unsere Tag- und Nachtperiode) 19 Tage und 9 Stunden lang.

Alexanders Antwort lässt einige Möglichkeiten aus. Wikipedia hat einen Artikel über die Co-Orbital-Konfiguration und Sie sollten das überprüfen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration

Und Sie sollten beachten, dass es eine Diskussion über Austauschbahnen enthält.

Saturn hat zwei koorbitale Monde, Janus und Epimetheus, in einer Austauschbahn.

https://en.wikipedia.org/wiki/Co-orbital_configuration#Exchange_orbits

https://en.wikipedia.org/wiki/Epimetheus_(moon)#Orbit

https://en.wikipedia.org/wiki/Janus_(Mond)#Orbit

Und Sie sollten auch die Möglichkeit in Betracht ziehen, dass ein Ring von Planeten jeder Masse und gleichen Abstands dieselbe Umlaufbahn um ihren Stern teilt.

Der PlanetPlanet-Blog des Astrophysikers Sean Raymond hat einen Abschnitt namens Ultimate Solar System mit Posts, die imaginäre Sonnensysteme mit so vielen bewohnbaren Planeten wie möglich entwerfen.

https://planetplanet.net/the-ultimate-solar-system/

In dem Beitrag The Ultimate Engineered Solar System https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/ wird Raymond von einer wissenschaftlichen Arbeit von Smith und Lissauer inspiriert, ein imaginäres Sonnensystem zu entwerfen mit mehreren konzentrischen Planetenringen in der bewohnbaren Zone des Sterns.

https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2010CeMDA.107..487S/abstract

So beschreibt Raymond ein Sternensystem mit mehreren solchen Ringen bewohnbarer Planeten in der bewohnbaren Zone des Sterns.

Und denken Sie daran, was Raymond über den Ursprung des Systems sagt, das er mit Planetenringen entwirft:

Ich kann mir nur einen Weg vorstellen, wie sich unser 416-Planeten-System bilden könnte. Es muss absichtlich von einer superintelligenten fortgeschrittenen Zivilisation entwickelt worden sein. Ich nenne es das Ultimate Engineered Solar System.

Wenn Sie also jemals ein solches Sternensystem entwerfen, muss es von einer hochentwickelten Gesellschaft künstlich konstruiert worden sein.

Und in einem solchen Ring bewohnbarer Planeten, die sich dieselbe Umlaufbahn teilen, müssten sie entlang ihrer zersplitterten Umlaufbahn wahrscheinlich immer Millionen von Kilometern oder Meilen voneinander entfernt sein, und wahrscheinlich oft Dutzende von Millionen Kilometern oder Meilen. Somit würde jeder Planet wahrscheinlich als Lichtpunkt statt als Scheibe erscheinen, selbst wenn man ihn von den nächsten Planeten im Planetenring aus sieht.

Und da die Planeten gleiche Abstände und gleiche Massen haben müssten, würde jeder Planet eine gleiche Gravitationskraft von den Planeten vor ihm in der Umlaufbahn und von den Planeten dahinter in der Umlaufbahn spüren.

Der Abstand der Planeten würde wahrscheinlich ihre Gezeitenkräfte aufeinander gering genug halten, um sie daran zu hindern, ihre Rotationen durch Gezeiten zu blockieren.

Ich weiß nicht, ob die Planeten nahe genug beieinander liegen würden, dass sie alle die axialen Tilts voneinander auf Null ändern würden, was zu keinen Jahreszeiten führen würde, außer den Jahreszeiten, die sich aus der Exzentrizität der gemeinsamen Umlaufbahn ergeben könnten, oder ob jeder von Die Planeten könnten ihre von den anderen abweichende axiale Neigung und damit unterschiedliche Stärken ihrer Jahreszeiten haben.

Raymond schrieb auch einen Beitrag über Kohorten von koorbitalen Planeten, die nur Bogensegmente von Ringen und keine vollständigen Planetenringe sind.

https://planetplanet.net/2020/11/19/cohorts/

Nach Raymonds Berechnungen unter Verwendung einer Kohorte von zwei Planeten, die sich eine Umlaufbahn teilen:

Verglichen mit dem 3-Erden-Fall kann ein System mit 2 Erden sogar noch näher kommen. Eine 2-Erden-Kohorte ist stabil, wenn die Planeten einen Radius von 8 Hügeln haben.

Der Hill-Radius der Hill-Sphäre eines Planeten hängt von der Masse des Planeten, der Masse des Sterns und der großen Halbachse der Umlaufbahn des Planeten um den Stern ab.

Im Erde-Sonne-Beispiel umkreist die Erde (5,97 × 1024 kg) die Sonne (1,99 × 1030 kg) in einer Entfernung von 149,6 Millionen km oder einer astronomischen Einheit (AE). Die Hügelkugel für die Erde erstreckt sich somit auf etwa 1,5 Millionen km (0,01 AE). Die Umlaufbahn des Mondes in einer Entfernung von 0,384 Millionen km von der Erde liegt bequem innerhalb des gravitativen Einflussbereichs der Erde und es besteht daher keine Gefahr, dass er in eine unabhängige Umlaufbahn um die Sonne gezogen wird. Alle stabilen Satelliten der Erde (diejenigen innerhalb der Earth's Hill-Sphäre) müssen eine Umlaufzeit von weniger als sieben Monaten haben.

https://en.wikipedia.org/wiki/Hill_sphere

Wenn also die Masse Ihrer Planeten 1 Erdmasse beträgt, hat der Stern 1 Sonnenmasse und die große Halbachse der gemeinsamen Umlaufbahn 1 astronomische Einheit (AE), die minimale stabile Trennung von Planeten in einem 2-Planeten Kohorte wären 8 Hügelradien oder etwa 12.000.000 Kilometer oder etwa 0,8 AU. Der Durchmesser der Erde beträgt etwa 12.742 Kilometer.

Bei einer Entfernung von 12.000.000 Kilometern würde der Umfang eines Vollkreises etwa 75.398.160 Kilometer betragen. Ein Bogengrad in einer Entfernung von 12.000.000 Kilometern wäre also etwa 209.439,33 Kilometer breit, eine Bogenminute wäre etwa 3.490,6555 Kilometer breit und eine Bogensekunde wäre etwa 58,177591 Kilometer breit.

Der Durchmesser der Erde, 12.742 Kilometer, würde 219,01903 Bogensekunden oder 3,6503171 Bogenminuten betragen.

Die Winkelauflösung des bloßen Auges beträgt etwa 1′;

https://en.wikipedia.org/wiki/Naked_eye

Wenn also zwei erdgroße koorbitale Planeten 12.000.000 Kilometer voneinander entfernt wären, würden sie als winzige Objekte erscheinen, die nur wenige Bogensekunden groß sind und viel kleiner als der Erdmond erscheinen. Und wenn die beiden Planeten um mehrere 12.000.000 Kilometer getrennt wären, würden sie nur als Lichtpunkte voneinander erscheinen.

Wenn die Gezeitenkräfte der beiden Planeten aufeinander stark genug wären, würde jeder durch die Gezeiten mit dem anderen verbunden werden. Eine Seite jedes Planeten würde permanent der anderen zugewandt sein, und die andere Seite würde permanent vom Planeten abgewandt sein. Die Richtung zwischen den beiden Planeten wäre ungefähr rechtwinklig zur Richtung zwischen ihnen und dem Stern, also hätte jeder der beiden Planeten auch eine Seite, die dem Stern mit ewigem Licht und ewiger Wärme zugewandt ist, und eine Seite, die vom Stern abgewandt ist mit ewiger Dunkelheit und Kälte.

Jeder Planet hätte also vier Punkte, die ungefähr gleich weit um seinen Umfang verteilt sind. Der 1. Punkt würde ewig dem Stern zugewandt sein mit dem anderen Planeten tief am Horizont, der 2. Punkt würde ewig vom anderen Planeten abgewandt sein und der Stern wäre immer an seinem Horizont, der 3. Punkt würde ewig vom Stern abgewandt sein der Planet tief am Horizont, und der 4. Punkt würde ewig dem anderen Planeten mit dem Stern tief am Horizont zugewandt sein.

Oder vielleicht wären die beiden Planeten weit genug voneinander entfernt, dass ihre Gezeitenkräfte zu schwach wären, um sie durch die Gezeiten zu blockieren, und sie würden sich mit normaler Geschwindigkeit drehen.

Ich weiß nicht, wie ich die Gezeitensperrkräfte berechnen soll.

Wie auch immer, ich hoffe, dass diese beiden Vorschläge für Sie nützlich sein könnten.

Würden Jahreszeiten auf zwei Planeten beeinflusst, die dieselbe Umlaufbahn teilen?
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